浅析网络智能型空调管理系统

关志华

摘要：中央空调属于高能耗的大型设备，在我国能耗日渐增大的局势下，如何提高中央空调的利用率进而实现能源的有效利用成为关键。本文对无线传感器网络的智能型空调管理系统进行分析，并介绍了无线的传感器网络技术，同时对此中央空调管理系统的构成进行阐述，展示了网络智能型空调系统的功能及其的节能贡献。

关键词：传感器网络技术；智能控制；中央空调；管理控制系统

网络智能控制理论正在越来越多的被中央空调管理系统所运用。网络智能控制系统通过模拟人的操作来完成任务，既有效解决的了较为复杂的非线性的系统运行难题，又对不确定系统进行了良好的建模。在现阶段的科技水平下，网络智能控制理论中获得较大关注的要属无线的传感器网络技术，此项技术的空调管理系统有着较为复杂的整体结构组织和功能特性。

1.无线的传感器网络技术1.1体系结构无线的传感器网络技术与传统的无线网络技术既有区别又有一定的联系。从采用的模式来看，前者使用了无线通信的模式；从它的体系结构来看，两者都采用了相同的协议栈模型——OSI（开放系统互联），然而，因为无线的传感器网络技术在能量使用、规模要求、运行环境和通信方式等方面的特别规定，它又存在着不同于其他传统网络的特殊的体系结构。

大量的传感器节点构成了无线的传感器网络，这些节点不但用于采集信息，而且也用来进行信息的传递。这些大量的节点通过各种各样的方式分布到各自的监控区域之后，再以自行组织的方式构建成一张无线的传感器网络，并以此来感知、搜集和处理各自辐射区域中的对象信息。在这样的网络内，不同的传感节点就能够进行通信。传感器节点采用多跳的方法先连接到汇聚的节点上，等到汇聚节点收到相应数据之后，再利用因特网和网关相连接。任务控制服务器是用来进行管理和控制这整个系统的。负责联系无线传感网络和外部网络的是汇聚节点。它的工作原理是，首先对搜集到的对象信息转换其通信协议，其次再向管理者或是监测者发送转换后的数据信息。同时，它也接收管理者的指令并且会将收到的指令发布至网络中特定的节点。一般情况下，相比较于传感器节点，汇聚节点储存和处理的能力更强。

1.2技术特点无线传感器网络是近年来比较受关注的技术之一，属于高新科技——物联网中的感知层技术，它作为一种智能网络，具有与传统网络相区别开来的特性：首先是构建的成本比较低廉，这点减轻了制造商和企业的负担。

同时它又具备很大的灵活性，并且拥有广泛的应用领域，因此也易于推广和应用；其次，它采用的是空间位置寻址的方式，这使得它的节点数量较大，同时密度也高；再一点，它具备的自组织能力使得其更易于掌控和调节，同时它的网络拓扑结构也非常灵活；最后，无线传感器网络的传感器节点是以数据为中心，并且拥有数据融合能力，这一点也是传统网络所不能比拟的。

2.中央空调控制系统构成2.1结构组成2.1.1控制层传感器、温度控制器、风机盘管这三个部件安装在用户的房间内，是控制层的主要组成部分。温度控制器内部具有集成的楼控节点，主要用于搜集人流量、房间内的温度以及风机盘管的运行状态等数据信息，同时定时向楼栋的管理中心上报。温度控制器不但允许远程控制指令对风机盘管直接进行操作以此来调控现场的温度，而且可以根据检测到的环境信息的数据，凭借特定的温度算法来实现房间内的制冷效果，使得系统运行能耗得以降低。

2.1.2传输层传输层融合了多种的网络形式，它处于控制层和管理层之间，起到了数据传输的桥梁作用。上文所提到的汇聚节点在传输层建立起ZigBee的网络，不断接收楼控节点传输过来的数据，然后再传送至区域网关，各个区域网关建立通信通道的方式主要是通过以太网互联。区域网关主要用于协议转换以及封包，以TCMP协议的方式传送至楼栋的管理中心。传输层利用了分区域管理的模式。为保证不同区域网络的独立运行和避免彼此干扰，它们所运行的信道和网络也是不同的。

2.1.3管理层管理层，也就是楼栋的管理中心。它的主要工作即是通过运行空调的监控软件，实现数据搜集和数据存储，再对搜集到的数据进行统计和分析处理，最后汇总至管理决策者进行参考。空调的监控软件通常采用微软公司提供的VS软件进行开发，后台数据库采用SQLServer软件，客户服务器（即C/S）方式进行设计。监控软件具备操作简便、运行稳定、界面人性化等特点，能智能管理空调末端集群。

2.2功能组成中央空调控制系统根据要求和用户需求，主要实现各项功能和提供决策参考。上文分析其结构组成，系统的功能组成是数据监控管理功能、节点运行管理功能、费用统计功能和系统设置功能这四项。

2.2.1数据监控管理功能数据监控管理功能主要是指接收末端集群的实时数据，收集风机盘管运行的信息。通过对搜集到的数据进行分析处理，将空调系统的运行状况以图表等可视化形式呈现。用户通过远程发送控制指令来对系统温度的托管时长、上下限定值和风机盘管的状态进行设定，以此来集中管理末端设备。

2.2.2节点运行管理功能节点运行管理功能用于绑定末端设备和无线节点，利用状态表检测方法对各网络节点的状态进行跟踪查询，对故障进行及时报警。同时也设置了节点的自动入网登记，以自动登记来替代手工输入。

2.2.3费用统计功能费用统计功能的实现主要采用了时间当量的计费方式，首先统计每户的冷量费用，再进行汇总，最后以月报表、季度报表等多种方式输出。同时提供查看历史数据和自定义搜索的功能。另外，计费参数还可进行手动调整。

2.2.4系统设置功能系统设置功能主要包括用户登陆权限设置、系统软硬件故障的记录和运行过程事件的监视。这些功能便于对用户进行统一管理和对软件的维护提供帮助信息。

3.研究意义据统计，我国建筑能耗所占全国总能耗最高可达25%，随着城市化的不断发展，建筑能源的消耗仍将保持上升态势。建筑中使用中央空调的数量庞大，而中央空调又是能源的消耗大户。因此，如何提高空调管理系统的运行效率、提高能源的利用率，对节约能源、落实可持续发展具有深远的意义。无线的传感器网络技术的出现，使得空调管理系统在节能领域又登上了崭新的台阶。空调管理系统的运行采用有效的技术手段，将末端的风机盘管进行物物相联，从而便于进行统一的管理和控制；同时，开发的空调控制系统还具有数据监控管理功能、节点运行管理功能、费用统计功能和系统设置功能。这些都为空调的节能管理和控制提供了可靠的技术保障，且具有广阔的应用前景。

结束语：在能耗日渐增大的今天，如何进行能源的有效利用，成为不可回避的一大难题。利用无线的传感器网络技术，新型空调管理系统提供数据监控管理、节点运行管理、费用统计和系统设置四项功能，能够全方位更有效的进行能源消耗的统计和管理，在节约能源的使用、提高能源的利用率方面有着重要的意义。

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